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地下单层无梁楼盖结构设计探讨(四)

6  设计建议
6. 1  端跨是地下无梁楼盖设计的重点
      以上计算表明,无论采用何种无梁楼盖形式,第一跨中弯矩和第一内支座弯矩都是最大值。经验系数法假定楼层板只承受竖向荷载作用,较为理想的状态是端跨外有悬挑板并能平衡端支座弯矩。地下单层无梁楼盖的力学模型中没有外悬挑板,相反有地下室外墙存在并承担侧向土压力,造成端跨板带、外墙和基础间可以传递弯矩,互相影响,这是地下无梁楼盖结构与普通无梁楼层设计的区别。

6.2  应注重基础刚度、地下室外墙对无梁楼盖影响
      基础刚度越大对端跨越为有利,反之则加大端跨板带弯矩,完全假定基础刚性是偏于不安全的。侧向土压力可能对板带有利也可能会加剧板带弯矩,这取决于地下无梁楼盖结构整体模型设置。采用经验系数法设计时,直接按经验系数设计端跨板带会与实际受力状况有差别;采用等代框架法计算时,不考虑基础刚度的影响是不全面的。应建立包括无梁楼盖、地下室外墙、基础形式三位一体的计算模型,综合分析侧向土压力、端支座和基础对端跨板带的影响。

6.3  边支座设置端柱帽是保证端跨安全的重点
      在一些设计中,设计人在边跨未设置端柱帽,这种情况应在合理分析后方可采用。设置柱帽可以有效地提高边跨外支座板带的抗弯刚度,相比不变截面板带,柱帽将板带负弯矩提高,由柱帽形成的刚域来承担,图5(b)、(c)两个内力图对比很明显【?此处取消后面这句话:板带配筋计算控制点位于刚域边缘处】。如果采用经验系数法设计,取消该柱帽还会造成实际结构模型与计算假定不相符。经验系数法中很重要一点是,利用柱帽形成的节点刚域减少板带计算跨度,柱上板带负弯矩是柱帽刚域边缘的削峰值,没有边支座柱帽就等于增加端跨板带计算跨度,计算时就不能利用柱帽形成的有效宽度bce [1]。笔者认为边跨跨度小于内跨,墙内边到第一内支座刚域处的长度小于(l-2bce/3)时,才可以考虑取消设置边支座柱帽。

6.4  建议上下对称模型的外墙应分带设计
       外墙既是端支座又是顶板、基础间内力传递构件,同时要承担侧向土压力,从力学计算可以看到,该构件受板带影响较大,与普通地下室的挡土外墙内力分布有很大不同。等代框架法中,端跨柱上板带分配90%的弯矩,是因为其计算模型中边支座间设框架梁,该梁的抗扭能力不足,在跨中板带部位不能有效平衡板带传来的弯矩。根据文[2]、[5]介绍,当支座由墙组成且墙的长度不小于3b/4时(b为计算板带的宽度),可认为负弯矩在b范围内均匀分布。地下室外墙设计也要根据工程特点,选择不同的设计方案,当基础刚度较大时,可以遵循文献的建议均匀分布墙体弯矩;当计算模型为上下对称模型时,就要考虑柱帽、边框架柱对墙体刚度影响,可以遵循柱上67%、跨中33%的分配原则,与无梁楼盖板带划分相对应,这种模型中墙体外侧为整体受拉区域,此侧竖向钢筋就要设计成连续不中断钢筋,上下锚固于楼板中。

6.5冲切设计
     平托板处设置抗冲切钢筋形式见图6轴线左侧示意。其中冲切面的设计可能会与计算有些差别,计算中的抗冲切箍筋面积是指“与呈45°冲切破坏锥体斜截面相交的全部箍筋截面面积” [6]。以图6左侧说明,如计算只需要3个箍筋套,这份图纸设计满足计算要求的;计算需要6个箍筋套,图纸中实际只有3个箍筋套参与工作,不能满足设计要求的。解决的办法是将箍筋套在平托板范围内全高设置,即图6轴线右侧所示。

7  结语
      现有文献对无梁楼盖设计是有针对性和限制要求的,如适用于升板结构、空心楼盖结构等,地下无梁楼盖工程在应用上需考虑计算模型与文献推荐方法之间的不同,讨论的内容基于这些差异进行分析,可供地下工程以及低抗震等级工程中无梁楼盖设计参考。


参 考 文 献
[1] GBJ130-1990钢筋混凝土升板结构技术规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,1991.
[2] CECS175:2004现浇混凝土空心楼盖结构技术规程[S]. 北京:中国计划出版社,2005.
[3] 全国民用建筑工程设计技术措施(结构分册)[M]. 北京:中国计划出版社,2003.
[4] 朱聘儒.双向板无梁楼盖[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1999.
[5] American Concrete Institute. Building Code Requirements For Structural Concrete(ACI 318-05).2005
[6] GB50010-2002 混凝土结构设计规范 [S]. 北京: 中国建筑工业出版社,2002.

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